KR102230161B1 - 공기호흡기용 레귤레이터의 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 개시내용은 공기호흡기용 레귤레이터의 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기호흡기용 레귤레이터에 적용되어 사용자에게 제공하는 공기를 자동으로 조절해주는 기능을 가진 제어장치에 관한 것이다.
본 개시내용의 일 실시예에 따른 공기호흡기용 레귤레이터에 적용되는 레귤레이터 제어장치에 있어서, 고압탱크(t)로부터 공기호흡마스크로 전달되는 고압의 공기를 감압시키는 레귤레이터(10)와, 상기 레귤레이터(10)에 설치되는 본체부(20)와, 상기 본체부(20)를 관통하되, 끝단은 폐쇄되도록 형성되는 연통부(30)를 포함한다.

Description

공기호흡기용 레귤레이터의 제어장치{CONTROL DEVICE OF REGULATOR FOR AIR RESPIRATOR}

본 개시내용은 공기호흡기용 레귤레이터의 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기호흡기용 레귤레이터에 적용되어 사용자에게 제공하는 공기를 자동으로 조절해주는 기능을 가진 제어장치에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 식별항목에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 식별항목에 기재된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

일반적으로 공기호흡기는 화재와 같은 재난현장에서 소방대원들이 화재를 진압하거나 인명을 구조하기 위한 장비로 활용되고 있다. 상기 공기호흡기를 착용한 상태에서는 화재현장에서 발생되는 유해가스를 차단해주면서 신선한 공기를 호흡할 수 있도록 제공해주는 역할을 한다. 간단하게는, 산소를 포함한 신선한 공기가 압축된 상태로 고압탱크에 저장되어 있으며, 상기 고압탱크와 연결되는 마스크를 통해 사용자가 신선한 공기를 마실 수 있게 되고, 상기 고압탱크로부터 마스크로 전달되는 고압의 공기를 사용자가 호흡할 수 있는 압력으로 바꾸어주는 역할을 하는 레귤레이터로 구성되어 있다.

여기서, 레귤레이터에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다. 상기 레귤레이터는 고압탱크에 포함되는 고압공기를 사용자에게 주변압까지 총 2단계에 걸쳐 감압시켜 제공해주는데, 1단계는 고압탱크의 압력을 중간압으로 낮춰주고, 이후 중간압에서 사용자가 있는 환경과 동일한 압력인 주변압으로 낮춰주게 된다. 우선, 1단계에서 중간압으로 낮춰진 중간압의 공기가 레귤레이터의 저압호스를 통해 전달되고, 사용자가 착용하는 마스크로 직접적으로 전달되는 공기는 2단계에서 한번 더 감압되어 주변압으로 사용자에게 제공된다. 상기 1단계는 도 1에 도시된 공기호흡기의 일반적인 구성도에서, 제1레귤레이터의 구성에 해당한다. 상기 제1레귤레이터는 고압탱크내의 공기를 중간압(일반적으로 약 8bar)으로 감압 조정하여 제2레귤레이터까지 제공해주는 장치에 해당한다. 다음으로, 공기가 중간압으로 제2레귤레이터까지 전달되면, 제2단계에서 호흡하기에 적당한 주변압으로 감압되어 사용자에게 제공된다.

화재와 같은 재난상황에서는, 상기 제2레귤레이터를 통해 주변압으로 감압된 공기가 사용자에게 제공되어 호흡하는 경우에, 사용가능한 최대시간보다 더 많은 시간동안 공기호흡기를 사용할 필요성이 생기게 되는 경우가 빈번히 발생할 수 있다. 예를 들어, 인명을 구조하는 상황에서 추가적인 공기호흡기가 제공되지 않는 경우, 호흡하는 공기의 양을 조절하여 사용가능시간을 늘릴 필요성이 존재한다. 이를 위하여, 공기호흡기에는 공급되는 공기량을 제어할 수 있는 밸브가 형성되어 있으나 이는 수동으로 작동되는 것이므로 재난 현장과 같은 아수라장속에서 이를 조절하면서 구조활동을 벌이는 것은 쉽지않다.

따라서, 사용자에게 제공되는 공기의 양을 공기탱크에 남아있는 잔류량에 따라 자동으로 제어하여 제공할 수 있는 공급공기량 제어장치를 제공한다면 상기와 같은 사용시간의 제한을 극복하여 보다 긴 시간동안 사용 가능하게 된다.

레귤레이터에 설치되는 공급공기량 제어장치를 제공함으로써 사용자에게 공급되는 공기를 자동적으로 제어하여 최대사용시간을 조절할 수 있는 공기호흡기용 레귤레이터의 제어장치를 제공하고자 한다.

또한, 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.

본 개시내용의 일 실시예에 따른 공기호흡기용 레귤레이터에 적용되는 레귤레이터 제어장치에 있어서, 고압탱크(t)로부터 공기호흡마스크로 전달되는 고압의 공기를 감압시키는 레귤레이터(10)와, 상기 레귤레이터(10)에 설치되는 본체부(20)와, 상기 본체부(20)를 관통하되, 끝단은 폐쇄되도록 형성되는 연통부(30)를 포함한다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 연통부(30)는 복수개로 구성되되, 상기 폐쇄된 끝단으로부터 연장되는 압축스프링(31)과, 상기 압축스프링과 연결되는 플런저(33)와, 상기 연통부(30)의 측면에 형성되는 배출부(35)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 복수의 연통부(30)에 설치되는 복수의 압축스프링(31)은 각기 다른 압력 범위에서 상기 배출부(35)를 개폐하는 것을 특징으로 한다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 연통부(30)는, 상기 폐쇄된 끝단으로부터 연장되는 압축스프링(31)과, 상기 압축스프링과 연결되는 플런저(33)와, 상기 연통부(30)의 측면에 형성되는 복수의 배출부(35)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 플런저(33)는 고압탱크(t)에서 감압되는 정도에 따라 상기 복수의 배출부(35)를 차례대로 폐쇄하는 것을 특징으로 한다.

본 개시내용의 실시예에 의하면, 상황에 따라 공기호흡기를 오래 사용할 필요가 있는 경우 제어장치를 사용하여 원하는 양의 공기를 공급할 수 있도록 제어함으로써 최대사용시간을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 개시내용의 실시예에 의하면, 간단한 구동방식을 통하여 공급되는 공기량을 자동적으로 제어할 수 있어 재난 상황속에서 상황에 따른 대처가 용이하다는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 공기호흡기의 전체적인 구성도.
도 2는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 레귤레이터에 설치되는 레귤레이터 제어장치의 사시도.
도 3은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 레귤레이터 제어장치의 펼친 상태의 단면도.
도 4는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 레귤레이터 제어장치의 작동상태도.
도 5는 본 개시내용의 도 다른 실시예에 따른 레귤레이터 제어장치의 작동상태도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 레귤레이터 제어장치의 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.

도 1은 종래 일반적인 공기호흡기의 구성도를 도시한다.

일반적인 공기호흡기의 경우, 산소를 포함한 신선한 공기가 고압으로 압축된 상태로 고압탱크에 저장되어 있으며, 상기 고압탱크와 연결되는 마스크를 통해 사용자가 공기를 마실 수 있게 되고, 상기 고압탱크로부터 마스크로 전달되는 고압의 공기를 사용자가 호흡할 수 있는 압력으로 바꾸어주는 역할을 하는 레귤레이터로 구성되어 있다.

여기서, 상기 레귤레이터는 고압탱크에 포함되는 고압공기를 사용자에게 주변압까지 총 2단계에 걸쳐 감압시켜 제공해주는데, 1단계는 고압탱크의 압력을 중간압으로 낮춰주고, 이후 중간압에서 사용자가 있는 환경과 동일한 압력인 주변압으로 낮춰주게 된다.

본 발명에서 레귤레이터 제어장치는 상기 1단계에서 고압탱크의 압력을 중간압으로 낮춰주는 역할을 하는 레귤레이터에 설치되는 것으로, 1단계에서 중간압으로 낮춰진 중간압의 공기가 레귤레이터의 저압호스를 통해 전달되는데, 그 공기의 양을 고압탱크에 잔류하는 공기의 양에 따라 변화하는 압력과 연동하여 개방되는 배출부의 수를 제어함으로써 사용자에게 공급되는 공기량을 제어할 수 있게 된다.

도 2는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 레귤레이터에 설치되는 레귤레이터 제어장치의 사시도를 도시하고, 도 3은 단면도를 나타낸다.

본 개시내용의 일 실시예에 따른 공기호흡기용 레귤레이터에 적용되는 레귤레이터 제어장치에 있어서, 고압탱크(t)로부터 공기호흡마스크로 전달되는 고압의 공기를 감압시키는 레귤레이터(10)와, 상기 레귤레이터(10)에 설치되는 본체부(20)와, 상기 본체부(20)를 관통하되, 끝단은 폐쇄되도록 형성되는 연통부(30)를 포함한다.

상기 고압탱크(t)는 산소를 포함하는 공기가 고압으로 압축된 상태에서 저장되는 용기이다. 상기 고압탱크(t)에 저장된 고압공기는 사용자가 호흡을 통해 작동이 시작되면 압축공기가 고압탱크(t)로부터 레귤레이터(10)를 거쳐 호흡마스크로 전달된다. 고압탱크(t)의 헤드에는 공기 투입구가 구비되어 있어 공기가 전부 소진된 경우 충전하여 재사용가능하다. 압축공기가 충전되면 레귤레이터(10)를 거쳐 저압호스를 통해 호흡마스크로 전달된다. 본 개시내용의 일 실시예에 따른 레귤레이터 제어장치는 상기 고압탱크(t)로부터 마스크로 전달되는 고압의 공기가 지속적인 공급에 따라 그 압력이 약해지게 될 것이고, 이렇게 감압되는 비율에 따라 공급되는 공기의 양을 조절하기 위하여 본체부(20)가 설치된다.

상기 본체부(20)는 레귤레이터(10)에 설치될 수 있고, 바람직하게는 레귤레이터(10)를 통과하고 나온 직후의 감압된 공기가 저압호스를 통해 전달되는 공간에 설치될 수 있다. 상기 본체부(20)는 단면이 원형인 원통형 구조로 이루어질 수 있으며, 유동하는 고압공기는 그 원형의 단면적을 따라서 흐르게 된다. 여기서, 상기 본체부(20)는 길이방향을 따라 연장되어 형성되는 연통부(30)가 본체부(20) 일단에서 타단까지 연장될 수 있다. 다만, 연통부(30)는 완전히 개방되도록 형성되는 것이 아니라, 일단은 막힌 상태에서 타단까지 개방되도록 형성되고, 그 내부에 스프링과 같은 탄성부재를 삽입하여 고압탱크(t)로부터 배출되는 공기가 연통부(30) 내부로 삽입되면서 통과되도록 구성된다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 연통부(30)는 복수개로 구성되되, 상기 폐쇄된 끝단으로부터 연장되는 압축스프링(31)과, 상기 압축스프링과 연결되는 플런저(33)와, 상기 연통부(30)의 측면에 형성되는 배출부(35)를 포함할 수 있으며, 상기 복수의 연통부(30)에 설치되는 복수의 압축스프링(31)은 각기 다른 압력 범위에서 상기 배출부(35)를 개폐하는 것을 특징으로 한다.

상기 연통부(30)는 리볼버 형상(또는 연탄 형상)으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 복수개의 관통홀이 본체부(20)에 형성된, 리볼버형 연통부(30)로 이루어질 수 있다. 상기 연통부(30)의 각 관통홀은 본체부(20)의 끝단에서 폐쇄되도록 구성되며, 각 관통홀의 폐쇄된 끝단에서 개방된 영역을 향해 연장되는 압축스프링(31)이 설치된다. 상기 압축스프링(31)은 스프링으로 구성될 필요는 없으며, 고압탱크(t)로부터 배출되는 고압의 공기에 의해 압축될 수 있는 탄성부재이면 충분하다.

상기 압축스프링(31)은 플런저(33)와 연결된다. 상기 플런저(33)는 공급되는 고압의 공기에 의해 압축스프링(31)과 함께 이동하며, 특히 연통부(30) 내부단면과 동일한 면적의 단면적을 가지도록 하여, 고압공기가 이탈되지 않고 압착된 상태에서 유동할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 플런저(33)가 고압공기에 의해 길이방향으로 이동하면서 연통부(30) 측면에 형성되는 배출부(35)를 통해 고압공기가 배출되어 호흡마스크로 전달될 수 있게 된다.

본 개시내용의 바람직한 특징에 따르면, 상기 복수의 연통부(30)에 설치되는 복수의 압축스프링(31)은 각기 다른 압력 범위에서 상기 배출부(35)를 개폐하는 것을 특징으로 한다. 보다 상세하게는, 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 연통부(30)에 설치되는 복수의 압축스프링(31)은 고압탱크(t)로부터 전달되는 공기의 압력에 따라 압축률이 서로 다르게 적용될 수 있다.
배출부(35a~35g)는 연통부(30)의 내측면과 통하도록 일단에 개구공이 형성되고, 본체부(20)의 벽면 내부에 통로가 형성되며 본체부(20)의 외측면과 통하는 개구공이 형성되어 이루어진다.
플런저(33)는 배출부(35a~35g)의 일단 개구공을 개방 또는 폐쇄작동시키게 된다.

예를 들어, 도 4의 작동상태도를 참고하면, 상기 연통부(30)는 총 6개의 관통홀로 구성되어 있고, 300bar의 고압공기가 가해지는 경우, 제1연통부(30a)는 300~250bar의 압력에서 제1연통부(30a)의 측면에 형성되는 제1배출부(35a)를 통해 공기가 배출된다. 여기서, 제1연통부(30a)에 형성되는 제1압축스프링(31a)은 250bar의 압력까지만 제1배출부(35a)를 개방하고, 250bar 이하로 떨어지면 제1압축스프링(31a)이 팽창하면서 제1배출부(35a)를 폐쇄하게 된다. 즉, 고압탱크(t)에 잔류하는 공기의 양이 줄어들어 250bar로 감압되면 제1연통부(30a)에 설치되는 제1압축스프링(31a)이 팽창하면서 제1플런저(33a)가 제1배출부(35a)를 폐쇄하게 되면서 압축공기가 제1배출부(35a)로 흐르지 못하게 되는 것이다.

다음으로, 제2연통부(30b)는 200bar까지의 압력에서 제2연통부(30b)의 측면에 형성되는 제2배출부(35b)를 통해 공기가 배출된다. 이는, 제1연통부(30a)와 마찬가지 원리로 이루어지며, 고압탱크(t)에서 공급되는 공기의 압력이 200bar에 가까워질수록 제2압축스프링(31b)이 팽창하다가 200bar 이하로 떨어지는 시점부터 제2압축스프링(31b)과 연결되는 제2플런저(33b)가 제2배출부(35b)를 폐쇄하면서 압축공기는 그 다음 연통부로 공급되게 된다.

이와 같은 과정이 진행되어, 고압탱크(t)로부터 잔류하는 공기가 거의 없는 경우에는, 제1배출부(35a) 내지 제5배출부(35e)는 전부 폐쇄될 것이고, 남은 제6연통부(30f)에 형성된 제6배출부(35f)에만 공기가 배출된다. 그에 따라, 고압탱크(t)로부터 공기가 배출되면서 잔류하는 공기의 양에 따라 개방되는 배출부(35)의 개수도 점점 줄어들게 되면서 결과적으로 공기 잔류량이 적어지면서 자동적으로 사용자에게 공급되는 공기량도 적어지게 되는 원리이다.

도 5는 본 개시내용의 도 다른 실시예에 따른 레귤레이터 제어장치의 작동상태도를 도시한다.

본 개시내용의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 연통부(30)는, 상기 폐쇄된 끝단으로부터 연장되는 압축스프링(31)과, 상기 압축스프링과 연결되는 플런저(33)와, 상기 연통부(30)의 측면에 형성되는 복수의 배출부(35)를 포함하고, 상기 플런저(33)는 고압탱크(t)에서 감압되는 정도에 따라 상기 복수의 배출부(35)를 차례대로 폐쇄하는 것을 특징으로 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 배출부(35)는 연통부(30)의 측면 양측에 일정 간격을 두고 대칭되게 한쌍씩 형성되어 다수 쌍으로 구성된다.
한쌍의 배출부(35)는 플런저(33)에 의해 동시에 차단 또는 개방될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 레귤레이터에 설치되는 본체부(20)에는 단일의 연통부(30)가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 연통부(30)의 측면에는 복수의 배출부(35)가 일정 간격을 두고 배치될 수 있으며, 상기 배출부(35)는 플런저(33)의 이동에 따라 차례로 개방 또는 폐쇄된다. 예를 들어, 고압탱크(t)로부터 전달되는 고압공기가 300bar로 상기 본체부(20)에 전달되는 경우, 압축스프링(31)은 최대한 압축된 상태를 유지하여 복수의 배출부(35) 전부가 개방된 상태에서 고압공기가 배출되고, 공기가 빠져나가면서 감압이 이루어져 250bar 이하로 감압되면 상기 압축스프링(31)이 최초 상태보다 일정길이 연장되면서 상기 플런저(33)가 가장 근접한 하나의 배출부(35)를 폐쇄하게 된다. 이렇게 공기가 점차적으로 감압되면서 결과적으로 적은 양의 공기만이 남아있게 되면 복수의 배출부(35) 중에서 개방된 배출부(35)는 점차 감소하게 되어 배출되는 공기의 양이 줄어들게 되는 것이다.

전술한 바와 같이, 레귤레이터(10)에 설치되는 본체부(20)를 통하여 고압탱크(t)에 잔류하는 공기의 양에 따라 사용자에게 공급되는 공기량을 자동으로 제어할 수 있도록 구성됨으로써, 사용시간을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 레귤레이터
20 : 본체부
30 : 연통부
30a : 제1연통부
30b : 제2연통부
31 : 압축스프링
31a : 제1압축스프링
33 : 플런저
33a : 제1플런저
35 : 배출부
35a : 제1배출부

Claims (5)

1. 공기호흡기용 레귤레이터에 적용되는 제어장치에 있어서,
   고압탱크(t)로부터 공기호흡마스크로 전달되는 고압의 공기를 감압시키는 레귤레이터(10);
   상기 레귤레이터(10)에 설치되는 본체부(20);
   상기 본체부(20)를 관통하되, 끝단은 폐쇄되도록 형성되는 연통부(30);를 포함하고,
   상기 연통부(30)는 복수개로 구성되되,
   상기 폐쇄된 끝단으로부터 연장되는 압축스프링(31);
   상기 압축스프링과 연결되는 플런저(33);
   상기 연통부(30)의 측면에 형성되는 배출부(35);를 포함하며,
   상기 연통부(30)는
   복수개의 관통홀이 본체부(20)에 형성되어 리볼버형으로 이루어지고,
   상기 연통부(30)의 각 관통홀은 본체부(20)의 끝단에서 폐쇄되도록 구성되며,
   상기 압축스프링(31)은 연통부(30)의 각 관통홀의 폐쇄된 끝단에서 개방된 영역을 향해 연장되며,
   상기 배출부(35)는
   상기 연통부(30)의 내측면과 통하도록 일단에 개구공이 형성되고, 본체부(20)의 벽면 내부에 통로가 형성되며 본체부(20)의 외측면과 통하는 개구공이 형성되어 이루어지고,
   상기 플런저(33)는 배출부(35)의 일단 개구공을 개방 또는 폐쇄작동시키며,
   상기 연통부(30)의 각 관통홀에 설치되는 복수의 압축스프링(31)은 각기 다른 압력 범위에서 상기 배출부(35)를 개폐하면서, 상기 고압탱크(t) 내에 잔류하는 공기의 양에 따라 개방되는 배출부(35)의 개수도 점점 줄어들게 되면서 사용자에게 공급되는 공기량도 자동으로 감소되는 것을 특징으로 하는 레귤레이터 제어장치.
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